空調機の風量と冷却プロセスの書き方

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こんにちは。
設計初心者の壁の一つとしてあげられる項目。
それは空調機の算定方法。
空気線図を駆使して空調機の風量を算定する必要がある。
この空気線図というのがなかなか厄介な存在で理解するためにはかなりの時間を要する。
一方で空気線図を使いこなすことさえできれば基本的な冷却加熱プロセスを理解したことにつながるため空気線図について応用的な使い方が可能となる。
空気線図の応用だが、例えば結露についてどの程度で結露が発生するかであったり必要加湿量が理解できる。
また飽和効率を求めることも可能となり十分に加湿をおこなうことがそもそも可能かといった用途にも使用可能だ。
はたまた除湿する際の水分量を算出することも可能であるため除湿の際にどの程度水分が発生するかといったことも計算から求められるようになる。
今回は空調機の風量の算定とその冷却プロセスの書き方について空気線図を用いて紹介する。
空気線図の読み方がよくわからない方はこちらから参照頂きたい。

空調機風量の算定にあたり使用する負荷の範囲

空調機を使用する負荷は以下となる。
・コイル算定・・・全熱負荷(室内負荷+外気負荷)
・空調機の風量算定・・・室内負荷

空調機の風量算定にあたりなぜ室内負荷のみを対象とするかが最初に躓きやすいポイントだろう。
添付図の通り外気負荷はOAとして空調機へ取り入れられる。
空調機に取り入れられた後にコイルにて冷却される。
このコイルでの冷却が行われた時点で外気負荷は処理されている。
そのため吹き出す空気は残りの室内負荷のみの温度差と送風量でよいこととなる。

空調機の総風量算定と冷却プロセス

毎回恒例の空気線図を示す。
今回の与条件は以下の通り。
室内負荷=10,000W
顕熱比=0.9
外気量=1,000CMH
室内エンタルピー=54kJ/kg
外気エンタルピー=80kJ/kg

まず最初に室内空気から顕熱比(SHF)=0.9の直線を空気線図へ描く。
次にその直線と相対湿度95%RHの交点に印をつける。
この印が吹き出し空気となる。
なお設計者により相対湿度を95%とするか90%とするかの意見が分かれるが考え方の違いなのでどちらでも大差はないかと思われる。

続いて吹出空気におけるエンタルピーを確認し室内空気と吹出空気間のエンタルピー差を算出する。

室内空気と吹出空気のエンタルピー差を算出できたら続いて吹出風量を計算する。
吹出風量[CMH]は以下の式で求められる。
室内負荷 x 3.6kJ/kg x 空気密度 x エンタルピー差

ここからは冷却プロセスの図の完成に向けて紹介する。
吹出空気(SA)と外気量(OA)の比率から空調機入口空気を算出する。

空調機入口空気算出後吹き出し空気と空調機入り口空気の交点を結ぶ。
これで冷却プロセスの図が完成する。

まとめ

今回は空調機の送風量の算出方法と冷却プロセスの書き方について紹介した。
冷却プロセスを作成する過程で送風量の算出が必要だ。
また冷却プロセスを理解することで空気線図をより深く知ることができるかと思う。

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